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【摘要】普古沟特大桥上部结构为（90+160+90）m连续刚构，跨越两岸坡度陡峻的普古沟，其施工地形险要狭窄。该桥最大墩高达77m，是典型的高墩大跨结构，其技术要求及资源配置均很高，必须选取合理的施工方法和工艺将高桥墩的线性控制在允许的范围内，同时大跨径的悬臂施工必须根据最大梁重选择经济可行的挂篮，并采取有效措施控制箱梁裂缝；同时对此高桥施工安全必须高度重视。为确保该桥的施工安全和质量，论文就普古沟90m+160m+90m变高度连续刚构特大桥施工关键技术进行了研究，制定了该特大桥施工方案，确保此桥施工安全目标的实现。
【关键词】桥梁工程；变高度连续刚构；施工技术
连续刚构桥是墩梁固结的连续梁桥。分主跨为连续梁的多跨刚构桥和多跨连续-刚构桥，均采用预应力混凝土结构，有两个以上主墩采用墩梁固结，具有T形刚构桥的优点。两河口水电站库区复建县道X037线普巴绒至溪工沟I标段上跨越普古沟的普古沟特大桥总长350m，主桥采用90m+160m+90m变高度连续刚构，箱梁采用单箱单室截面的三相预应力砼结构，为连续梁的多跨刚构桥，该类型桥与同类连续梁桥和T形刚构桥相比，多跨刚构桥保持了上部构造连续梁的属性，跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低。普古沟特大桥连续刚构桥梁采用悬臂分节段施工，属于自架设体系桥梁。设计的成桥状态是施工所要达到的目标，要达到此目标，需要经过一个复杂的施工过程，包括主墩施工、主梁0#块施工、主梁悬臂节段施工、合龙段施工等阶段。基于该大桥的特点，就该大桥施工的关键技术进行分析和讨论，以期能指导该大桥的施工，确保普古沟特大桥连续刚构桥梁的施工质量和安全。
1.工程概况及施工安排
1.1 普古沟特大桥工程概况
普古沟特大桥为两河口水电站库区复建县道X037线普巴绒至溪工沟I标段上跨越普古沟的一座特大桥，起讫里程桩号为K28+615.00～K28+965.00，桥梁总长350m；起点里程标高为2913.222m，终止里程标高为2907.971m。设计主桥采用90m+160m+90m变高度连续刚构，预应力砼结构，箱梁采用单箱单室截面。主梁采用三向预应力体系；主桥墩采用矩形空心薄壁墩，混凝土承台，群桩基础；桥台采用实体砼桥台，群桩基础。其中主桥1#、2#桥墩墩高均为77m，属于典型的高墩大跨度桥梁。普古沟特大桥立面图见图1所示。
1.2 普古沟特大桥工程工程特点及施工整体安排
该工程具有高墩大跨度、地形陡峻狭窄、工期紧的特点。为之，桥梁工程施工优先考虑便道施工，待桥位两侧便道修通后，首先施工0#和3#桥台，确保在桥台施工完毕后进行台边边坡的防护，然后逐级向下施工桥墩上部的边坡防护，在确保安全的情况下，才能进行1#、2#桥墩的基础的施工；其次，在桥墩具备施工条件后，同时进行桥墩墩身及上部连续钢构的施工，保证同步、均衡、对称使用；所有结构物的混凝土采用满足产量要求的拌和楼集中拌和。桥梁工程主要施工方案汇总表见表1所示，主要包括桥梁基础及承台施工、主墩施工、主梁0#块施工、主梁悬臂节段施工、合龙段施工等阶段。主梁各节段施工中又包括立模、绑扎钢筋、混凝土浇筑、预应力钢束张拉与灌浆及挂篮行走等工序。连续刚构桥梁各施工阶段是一个连续、系统的施工体系，前期工作的成果直接影响后期阶段的结果，且由于连续刚构桥梁自身的特点，特别是施工标高偏低的情况是很难在后续阶段予以弥补。为之，对桥梁施工的任何一部均需要认真施工，严控质量。
图1. 普古沟特大桥立面图
表1. 普古沟特大桥工程主要施工方案汇总
序号主要工程项目主要施工方案
1边坡开挖及防护边坡开挖采用人工清坡或机械开挖，石方采用松动爆破，自上而下逐级开挖逐级防护，机械钻孔，湿喷机喷砼。
2钻孔桩根据地质情况采用冲击钻成孔，导管法灌筑。钢筋集中加工，混凝土集中拌制。当钻孔不具备条件的经业主、设计及监理单位同意后采用人工挖孔桩施工。
3承台承台采用定型钢模板现浇施工，钢筋采用加工厂集中制作，混凝土集中拌制、输送泵灌筑。
4桥台模板采用组合钢模板；钢筋集中加工，现场安装；砼集中拌制，泵送浇筑。
5桥墩空隙薄壁高墩采用翻模施工；搭设塔吊和施工电梯，钢筋集中加工，现场安装；砼集中拌制，泵送浇筑。
60号块0号块采用在墩顶安装托架法施工，模板采用大块组合模板，钢筋采用加工厂集中制作，混凝土集中拌制、输送泵灌筑。
7悬灌梁段采用在0号块两端安装挂篮对称、同步施工，采用定型钢模，钢筋集中加工，现场安装；砼集中拌制，同时对称泵送入模。
8现浇边跨不平衡段采用满堂脚手架法现浇施工，模板采用组合钢模板配竹胶板，钢筋采用加工车间集中制作，混凝土集中拌制输送泵灌筑。
9边跨合拢段利用两个边跨挂篮为合拢吊架，采取压重措施，对称浇筑砼，同时逐渐卸除压重。
10中跨合拢段拆除一个挂篮，利用剩余挂篮为合拢吊架，采取压重措施，浇筑砼的同时逐渐卸除压重。
11桥面工程待连续钢构浇筑完毕，按设计要求施工。
2.普古沟特大桥施工关键技术
2.1边坡开挖及防护
严按图纸桥边坡设计的施工顺序，即先施工0#桥台、3#桥台边坡开挖及防护，待0#桥台、3#桥台边坡防护完成后，在施工1#、2#桥墩边坡，必须在1#、2#桥墩上部边坡防护完成后才能进行1#、2#桥墩承台及基础的开挖。各段挖方边坡按自上而下顺序分级开挖，开挖一级防护一级，在上一级的防护工程完成后才能进行下级的坡面开挖。桥位两岸边坡锚杆具有工期紧、数量大的特点，同时需要在边坡施工安全突出的特点，需采取必要的措施，以确保施工安全。为减少脚手架搭设工作量，边坡锚杆紧随开挖进行，同时做好锚杆的保护工作，避免爆破对锚杆造成松驰带来的失效隐患， 在施工前应进行锚杆材质及注浆密实度检查，只有通过监理工程师确定后方可进行正式施工作业。
2.2钻孔灌注桩及人工挖孔桩施工
本工程桥梁全部为桩基础，桩径分别为2.0m、2.2m，桩基总长781m。根据招标文件提供的地质资料，为保证施工安全，降低施工风险，本工程桩基施工优先采用冲击钻钻孔施工，在钻机无法到达的桩位，采用人工挖孔施工，导管法浇筑水下混凝土。当桥墩位置不满足钻孔施工条件时，在征得业主、设计及监理单位同意的前提下，采用人工挖孔桩施工。在挖孔中对于遇到的软弱岩层，采用风镐挖除；遇到硬岩，风镐不能施工时，采用浅埋松动小爆破，用20型高压风钻竖向钻炮眼，炮眼深度在硬岩层不超过0.4m，每眼装药量控制在0.1～0.2Kg范围内，对于软石炮眼深度不超过0.8m，对于硬岩石炮眼深度不超过0.5m。炮眼的数目、位置和斜插方向，应按岩层断面方向来定，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。孔内爆破采用电引起爆，严格控制炸药用量，且不要封堵炮眼口，避免封堵后爆破威力过大而震坍桩孔护壁。
普古沟特大桥基桩钢筋笼主筋为Ф32螺纹钢，其均在后场钢筋加工场内采用支架成型法集中制作，利用平板汽车通过施工便道运至墩位处，利用汽车吊下放钢筋笼。浇灌桩砼前应再次清理孔底虚渣，用混凝土输送泵将混凝土送至下料斗，然后由导管导入井底。混凝土灌注至设计高程后应超灌20cm，预留出凿毛段，保证完全凿除浮浆，与承台良好连接。
2.3承台及桥台的施工
普古沟特大桥承台采用1：0.75坡率放坡开挖，人工配合机械。承台基坑开挖时如有出水，根据出水量采用适当功率水泵进行抽水。人工风镐凿除桩头，桩基检测合格后，立模绑扎钢筋。承台侧模采用组合钢模，模板安装完毕后，在模板内均匀涂刷脱模剂。混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土输送车运送，泵送入模，插入式振动棒振捣，振捣时，防止触碰模板与钢筋。混凝土初凝前，进行混凝土面的提浆、压实、抹光工作，初凝后终凝之前进行二次压光，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量。待混凝土达到拆模强度后，拆模并及时覆盖塑料薄膜，并浇水养生。经质量验收合格后，回填至原地面标高。本桥承台为大体积混凝土，砼内部的水化热问题十分突出，必须采取有效的措施降低水化热、防止砼开裂。桥台台身采用大块定型钢模板，钢管架加固支撑。台身钢筋和模板采用汽车吊进行吊装。模板进场后，进行清理、打磨，以无污痕为标准，刷脱模剂，并用塑料薄膜进行覆盖。本桥采用盆式支座，JPZ（Ⅱ）-0.5-DX及JPZ（Ⅱ）-0.5-SX各2个。支座布置严格按标准图办理，支座安装采取可靠措施，保证同一墩顶的两个支座在同一水平面，确保支座受力均匀。在支座安装前，检查支座的连接状况是否正常，不得松动支座上下连接螺栓。
2.4 墩柱施工
普古沟特大桥桥墩墩身采用薄壁空心墩，最大墩高77m，断面尺寸为8m×8m，桥墩采用标号C40混凝土。墩身模板采用翻模，本工程共需要翻模2套。空心墩采用翻模进行施工，翻模由模板（外模、内模）、工作平台、吊架、提升设备组成。翻升模板采用大块组合钢模，按3层布置，每层高3.0m，以墩身作为支承主体。上层模板支承在下层模板上，循环交替上升。工作平台采用20号槽钢组拼成型的空间桁架结构，配合随升收坡吊架（如墩身无坡比则不需该装置），为墩身施工人员提供作业平台，稳定性能良好。平台的提升系统采用液压穿心千斤顶进行提升，自动化程度高，可控性能良好。在普古沟特大桥1#、2#墩各设附着式C6015塔吊1台，施工电梯各1台，负责材料运输。矩形翻模总装图见图3所示。
图2. 矩形翻模总装图
由于墩身截面尺寸不断变化，施工过程中的测量控制工作尤为重要。墩身测量放样的主要方法是“全站仪三维坐标法”，即在墩位附近的控制点上架设仪器，直接测量墩身上测点的三维坐标X、Y和高程H，更换控制点再次测量墩身上测点的三维坐标X、Y和高程H，然后将两次测量平均值与对应点的设计值比较，计算出二者的差值，再将点位移至设计位置。墩身空间位置的控制主要是对影响混凝土成型的模板的空间位置控制，保证模板不侧移，不扭转。控制测量方法：在模板的顶面选取其墩身中心点和两圆弧的4个端点作为测量放样的定位点，用全站仪三维坐标法在预先设置的控制点上先测量各定位点坐标X、Y和高程H，然后根据各点高程H计算各点设计坐标X"、Y"，则各点实测坐标X、Y与其设计坐标X"、Y"的差值即为模板的调整量，据此可以校正模板至设计位置，以保证墩身的正确空间位置。墩身施工测量的主要技术要求如下：
（1）墩身施工测量的控制基准点要经常复测，防止点位移动；
（2）温度、日照和风力对墩身的变形影响较复杂，其对施工测量放样的影响值很难得知。所以对墩身各部位进行施工测量放样时，应尽量选择夜间温度较低、风力较小、外界环境相对稳定的时段进行。
（3）由于墩身的不断增高和混凝土收缩、徐变、风荷载、温度等因素影响，墩身必然会有少量的变化，所以在对墩身各部位的相关位置和变化点进行测量放样时，应避免误差的累积，保证墩身各部尺寸达到设计要求。
2.5 大桥连续刚构梁段施工技术
普古沟特大桥（90+160+90）m连续梁采用挂篮悬灌法施工。悬臂挂篮法施工连续梁采用菱形挂篮分段浇筑，悬臂对称施工，0号块在墩顶托架上现浇，边跨直线段及合拢段采用导梁现浇施工，中跨合拢段采用一端挂篮施工。砼集中拌制，搅拌输送车运输，泵送入模。梁体悬灌两个主墩同时进行，各“T”构同时施工；合拢段施工顺序为：先边跨合拢，再中跨合拢。悬灌连续梁施工步骤图见图3所示。
图3. 普古沟特大桥（90+160+90）m悬浇箱梁施工步骤图
（1）扇形托架设计：主桥墩施工时在墩顶以下一定距离的桥墩上预埋托架螺栓和牛腿，利用万能杆件与型钢拼成悬臂式托架桁架，其上分布型钢作为纵横分配梁，再安装底模和侧模，二者之间以木楔等调整底模标高与梁底设计线型一致。
（2）托架的预压：为防止灌注的梁段因托架下沉而导致砼出现裂缝，保证梁段的线型与设计一致，为此除应提高托架的刚度，拧紧各节点螺栓减小托架上部结构变形外，在托架安装完毕后，还必须对其进行预压，以消除其非弹性变形，测出弹性变形值，为底模和侧模预留高度提供参数，并检验托架是否安全，预压方法采用水箱注水多次加压，随砼浇筑同步减载。
（3）模板：0#段的底模采用在组合钢模板，0#段的侧模采用大块钢模板，内模采用组合钢模，模板的支撑加固采用普通钢管架及钢筋拉杆。
（4）砼灌注：墩顶0#段一次浇筑成型，底板两端砼直接泵送入模，中部由顶板开天窗，通过串筒或导管入模；在腹板中部开设“观察窗”，腹板砼通过“观察窗”泵送入模和捣固，在灌注到一定高度后，封闭“观察窗”，通过顶板泵送砼入模；最后灌注顶板砼，砼养护至设计规定的强度及弹性模量后按照要求施工0#段预应力。0#段完成预应力施工后人工先绑扎1#段底板、腹板钢筋，安装底板预应力管道，支内腔模板，最后绑扎顶板钢筋及有关预埋件、预应力管道等。检查钢筋、波纹管及预埋件的位置无误后采用泵送法对称浇筑完1#段砼，砼养护至设计规定的强度及弹性模量后按照要求施工1#段预应力。
（5）挂篮安装：当完成1#段预应力施工后，采用吊车安装菱形挂篮。挂篮安装好后，根据最大浇筑段梁重采用堆砂袋（或土袋）法预压，实测挂篮变形量并与理论计算量对比，作为线性控制依据之一。预压结束后人工绑扎底、腹板钢筋，安装竖向及底板部位预应力管道，支立端模及内模就位，绑扎顶板钢筋，安装顶板预应力管道，采用砼泵对称浇筑梁段砼，当砼达到设计强度后对称张拉预应力筋并压浆，移动挂篮移位于下一梁段。重复以上工序，如此循环推进，直至完成悬浇梁段施工，采用吊架法施工中跨合拢段。
（6）中间段悬臂浇筑施工：先拆除挂篮的外下侧模，解除挂篮与梁段的锚固系统，并解除底模与箱梁底板的后锚系统，菱形桁架在牵引系统（倒链）牵引下向前移动到待浇位置，底模与外上侧模随菱形桁架同步滑移到待浇梁段位置。利用梁顶竖向预应力筋锚固菱形桁架，同时将底模后端锚固于已浇梁段底部，调整底模前端标高至设计位置，并调整外上侧模就位，安装外下侧模。绑扎底、腹板钢筋并安装预应力管道，支立并调整内模就位，绑扎顶板钢筋并安装预应力管道后，进行梁段砼现浇施工。待砼达到设计强度后，张拉预应力筋并压浆后，拆除模板，重复以上工序，如此循环推进，直至完成全部梁段施工。
（7）预应力施工：梁体设纵、横、竖三向预应力。纵、横向预应力筋穿束前用通孔器疏通预应力管道，并用压缩空气或高压水清除管道内杂质，纵向预应力筋穿束时先将导线穿过孔道与预应力筋束连接在一起，由卷扬机牵引穿束；横向预应力筋采用人工穿束。穿束后检查预应力筋外露情况，保证两端外露长度基本相同，满足张拉要求，然后安装锚具、千斤顶。竖向预应力筋依设计下料直接加工成型，并在梁段砼灌注前直接埋入梁体中。在梁段砼强度和弹性模量达到设计张拉要求的指标，采千斤顶两端两侧对称张拉。张拉程序为：0→初应力→бcon（持荷2min锚固）。张拉时确保“三同心两同步”，并采取双控措施，以张拉吨位控制为主、伸长量校核为辅。横向预应筋在箱梁砼强度达到设计张拉要求后，先张拉50%的横向预应力筋，待浇筑桥面铺装和防撞墙后（封锚处防撞墙暂不浇筑），张拉剩余的横向预应力筋。张拉完毕后，及时封锚。横向预应力筋设计为单端张拉，采用千斤顶逐根进行张拉，张拉程序为：0→初应力→бcon（持荷2min锚固）。在纵向预应力筋张拉完成后和移动挂篮之后进行，用4台千斤顶对称同时张拉，张拉程序为：0→初应力→бcon（持荷2min锚固）。竖向预应力张拉也采用双控。
（8）孔道压浆：为保证压浆的密实性、延长预应力筋和梁体使用寿命，采用真空辅助压浆法连续压注。压浆设备选用UBL3螺杆式连续灌浆泵、SZ-2型真空泵。
（9）边、中跨合龙施工技术：边跨直线段采用支架现浇，合拢段采用导梁悬挂现浇施工利用万能杆件拼装导梁，设置过渡墩顶临时支墩；利用万能杆件拼装，采用墩旁塔吊架设安装导梁；安装箱梁型钢吊架施工平台（不得小于1.5米）。按梁段设计重量对导梁和吊架进行等载预压，消除其非弹性变形，并测定弹性变形值，对每一段梁的标高做综合分析，做为调整模板高程的依据；根据导梁及吊架施工平台和现浇梁段重量，设置中跨平衡重。安装边跨直线段块箱梁底模及外模，绑扎底、腹板钢筋及安装底、腹板纵向预应力管道，安装竖向预应力管道及粗钢筋；安装内模，绑扎顶板底层钢筋，安装顶板纵、横向预应力管道，绑扎顶板顶层钢筋；一切安装到位后，采用输送泵运送砼，在底板浇筑完成后，立即对腹板进行对称浇筑，完成后浇筑后，进行覆盖养生。拆除外模和内模，前移吊架和箱梁施工平台，浇筑边跨合拢段箱梁，等待合拢段三向预应力张拉后，落模拆除吊架及导梁，分级撤除中跨平衡重。中跨合拢段施工，拆除中跨合拢段一侧的挂篮，将另一侧挂篮前移至合拢段上方并调整就位。安装合拢段外模，安装并焊接合拢段体内劲性骨架，绑扎钢筋，连接预应力管道并定位，将周围钢筋与劲性骨架焊接。安装内模，在悬臂端设置合拢段平衡重。选择日温度最低的夜间浇筑合拢段砼，并逐级解除合拢段平衡重。砼达到设计强度后，张拉合拢段预应力束，拆除挂篮，解除配重。
（10）体系转换：拆除临时支座，完成体系转换。
2.6 悬灌梁的线型施工控制
连续刚构桥梁施工控制除了必须进行施工全过程跟踪监测和及时发现问题以外， 对将要施工的阶段状态及施工参数进行准确预报显得更为重要。施工控制的主要内容有：确定控制方法和建立控制系统、施工控制分析、施工监测及信息反馈、实施控制等。在实施过程中，加强过程测试，与设计数据对比分析，为施工提供资料，及时从理论上调整，控制线型，每段梁段浇筑前、后要对梁体标高进行测量汇总分析，为下一段箱梁施工标高、线型控制作好提前准备。根据设计院提供的悬灌中因梁体自重、徐变、温度、预应力等因素造成的理论线型变化数据及特殊断面的应力数据，在施工中进行相应测试、对比、分析。对施工因素造成的线型变化严格控制。砼弹性模量控制，砼弹性模量是影响梁体线型变化的一个因素，砼配合比设计时，弹性模量要作为一个主要指标，保证弹性模量达到设计指标且趋于稳定。对张拉设备严格按规范校验、标定，规范操作过程，保证设计的张拉力，确保有效预应力值；托架、挂篮等施工结构均应进行预压，消除非弹性变形，并测出弹性变形数据，在施工中进行变形量预留，调整线型；挂篮的中线定位要准确、稳定，减少误差积累，保证连续箱梁的中线精度。
2.7 桥面系及附属施工
桥面施工包括伸缩缝安装、防撞墙施工、桥面铺装、防水层、桥面泄水管安装等。施工中要选择具备较大柔性的钢丝绳，保证足够的保险系数，每次使用时，操作人员必须仔细检查有无断丝现象，如发现应及时更换。建立人员的岗位职责，明确范围，特别是孔口的指挥人员，要密切注视孔内的情况，对于地下操作人员的指挥，及时做出反应并实施，必要时应主动下去检查，共同排除安全隐患。护壁要根据开挖情况随时进行调整。所有操作人员要熟知工艺过程，并操作熟练，必须佩带安全帽，孔内施工人员，必须佩带防毒面具和护眼罩，并时常利用毒气测定仪测试，发现有毒气体及时排出和稀释，必要时输送氧气。汛期和雨天要密切注意天气情况，责成固定人员观察水情，利于指导施工。备用发电机要保持完好。
3.结 论
普古沟特大桥计划开工时间为2014年8月20日，计划完工时间为2016年9月30日，目前各项施工工作正在顺利进行。论文以该工程为背景，对最大墩高达77m的普古沟特大桥（90+160+90）m连续刚构施工关键技术进行了分析和论述，选取了合理、可行的施工方法和工艺，制定了该特大桥施工方案，指导了该桥的施工。
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